1970年,中国在极其困难的条件下发射了第一颗人造卫星东方红一号,之后陆续发射通信广播卫星、对地观测卫星、科学探测与技术试验卫星、导航定位卫星等不同种类的卫星,组成了庞大的卫星家族。如今人造卫星已经给人们生活的方方面面带来了便利。

今天,我们足不出户,就能在电视上收看一场全球瞩目的世界杯决赛,第一时间获取全球新闻信息,在手机上实时掌握天气预报,这都归功于人造卫星所带来的发达通信技术。

半个多世纪以来,全球共有数以千计的人造卫星发射升空,在地球以外织成了一张大网,充当着人类社会互联互通的枢纽。

从1970年发射第一颗人造卫星至今,中国拥有的卫星总数已仅次于美国,各种用途的卫星组成了庞大的卫星家族,给人们生活的方方面面带来便利。

 

东方红一号

1957年10月4日,苏联发射了世界上第一颗人造卫星,成为人类探索太空的里程碑。1958年1月,美国也紧随其后,发射了人造卫星,加入争夺太空资源。

1958年5月,毛泽东在中共八大二次会议上提出:“苏联人造卫星上天,我们也要搞人造卫星。”于是,中科院派科学家赵九章率代表团去苏联访问,希望参观苏联研制卫星的情况。但在当时的中苏关系背景下遭到拒绝,代表团想参观的东西大部分没有看到。

大家感到发射卫星靠外援是不可能的,只能自力更生地依靠国家的现代工业基础和现代科技水平。而在发展卫星之前,须有成熟的探空火箭技术。直到1964年“东风二号”中程导弹及中国第一颗原子弹研制成功,赵九章、钱学森两位科学家才决定向中央建议,开始卫星研制工作。

1965年,中央批准了发展人造卫星的方案建议,并把第一颗卫星命名为“东方红一号”。同年10月,召开了中国第一颗人造地球卫星总体方案论证会,会议最终确定的总体要求只有简单的十二个字:“上得去,抓得住,听得到,看得见。”就是这短短的十二个字,让众多科研人员煞费苦心。

所谓“上得去”就是要保证卫星飞上天;“抓得住”就是卫星上天以后地面设备能对卫星实施测控;“听得到”就是卫星要播送音乐,且可被地面接收和听到;“看得见”就是卫星在轨飞行时能让地面上的人用肉眼直接看得见。

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东方红一号(来源:中新社)
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“上得去”需要靠大量精密的计算来保证,那时用的大多是手摇计算器,工作人员日以继夜,工作量很大,计算一条轨道甚至要用一年的时间。而搭载东方红一号的长征一号运载火箭第三级固体火箭,也是科研人员在内蒙古呼和浩特简陋的土房子里研制出来的。

卫星要播送的音乐,确定为《东方红》乐曲。苏联第一颗人造卫星的呼叫信号是嘀嘀哒哒的电报码,遥测信号是间断的。为了超过苏联,中国卫星的遥测信号便设置成这样一段乐曲。但要如何让地球上的人们听到卫星发出的音乐呢?设计人员研究决定,通过改变卫星上振荡器的频率幅度,发出抑扬顿挫的乐音,再由“抓得住”的卫星遥测系统传回地面。就在东方红一号发射入轨的两分钟后,国家广播事业局就报告收到了来自太空的《东方红》乐曲。

“看得见”的要求也让技术人员费尽了心思。东方红一号的外型是直径只有一米的,近似球体的72面体,反射阳光后其亮度也只相当于六等星,很难观测。为此,专家们想出了一个办法:将卫星末级火箭上的“外衣”由锥形的裙状改成球状,撑开后比一米的卫星大得多。同时,把这个布气球外头镀上铝,反射阳光后就能达到二等星到三等星的亮度(相当于北斗七星)。

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星等(magnitude),是指星体在天空中的相对亮度,星等值越小,星星就越亮,一般人的肉眼能够分辨的极限大约是6.5等。

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东方红一号与末级火箭模拟图(来源:视频截图)
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最终在1970年4月24日,东方红一号发射成功,中国成为继苏联、美国、法国、日本之后世界上第五个独立发射人造卫星的国家。东方红一号实际工作了28天,远超设计额定的20天,取得了大量工程遥测参数,为后来的卫星设计和研制提供了重要依据。从2016年开始,国务院将每年的4月24日设立为“中国航天日”。

回想起当年的的经历,科学家潘厚任感叹道,研制东方红一号的工作真的是“从零开始”,所有人都不了解发射卫星的具体要求,就好似要吃馒头得先开荒种麦子,边干边学。而那时的科研条件也相当差,离心力实验是用发电机带动旋转,低温试验是在解放军海军后勤部的冷库里进行的,但所有工作人员都怀着满腔热情,甚至有工人半夜回到车间检查白天的垫片有没有拧紧。

今天,位于北京中关村的北京卫星制造厂,还保留着生产东方红一号部分零件和完成总装的老厂房。当年这里没有空调,也没有净化设备,以至于后来不少来这参观的外国同行都无法相信,这间简陋的厂房是生产中国第一颗卫星的地方。

 

卫星家族

东方红一号拉开了中国卫星研制的序幕,通信、气象、导航、科学试验等不同种类和功能的卫星陆续发射升空,中国卫星的族谱正在不断扩充。

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通信广播卫星是设在太空中的无线电信息转发站,它用来实现远距离的广播通信、电视传输、数据采集等等。

在东方红一号发射成功后,科学家就已经着手研究通信卫星。1972年美国总统尼克松(Richard Milhous Nixon)和日本首相田中角荣访华时带来的卫星通讯地面站,也引起了周恩来和中国科学家的极大兴趣,坚定了中国领导人发展通信卫星的决心。之后,中国买下了美、日带来的卫星通讯地面站,为发展自己的卫星地面站提供了借鉴。

1984年至1990年,中国共研制和发射了五颗东方红二号和东方红二号甲卫星,可在每天24小时内进行全天候通信,包括电话、电视和广播等,使中国成为世界上第五个自行发射地球静止轨道通信卫星的国家。1997年东方红三号成功发射并定点,代替了仅具实验性质的东方红二号。东方红三号的技术和性能都达到了国际同类卫星的先进水平,还改善了国际通信以及西部边远山区的通信状况。

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东方红三号卫星模型(来源:视觉中国)
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进入21世纪,中国空间技术研究院研制了第三代大型静止轨道卫星共用平台——东方红四号卫星平台,其具有输出功率大、承载能力强和服务寿命长等特点。自2002年起,国内外的多个通信卫星系列均采用东方红四号卫星平台,为用户提供商业卫星服务。

对地观测卫星是指对地球和大气层各种特征和现象进行观测的卫星,包括气象卫星、地球资源卫星、海洋卫星、环境与灾害监测卫星等等。

早期由于技术所限,为了获得卫星照相的底片,各国均发射返回式卫星进行观测任务。从1975年以来,中国共研制和发射了6种型号的返回式卫星,在国土资源普查、大地测量、地质资源勘探、军事侦察等领域发挥了重要作用。1999年后,中国与巴西共同研制及发射的“资源”卫星系列,以及中国空间技术研究院研制的“遥感”卫星系列,则是新一代传输型遥感资源卫星。

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海南三亚,中科院遥感与数字地球研究所三亚卫星接收站(来源:视觉中国)
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天有不测风云。为了更好地预测天气,中国从1988年开始发射“风云”气象卫星系列。其中“风云一号”和“风云三号”两个系列为极地轨道气象卫星,“风云二号”和“风云四号”两个系列为地球静止轨道气象卫星。前者能观测获得全球领域的气象资料,后者则是观测卫星正对的地球上三分之一的地区,可捕捉到快速变化的天气情况。中国气象局与香港天文台每天播报的天气信息正是依靠着“风云”系列卫星的观测结果。

科学探测与技术试验卫星,或许较少出现在人们的视线当中。1971年开始发射的“实践”卫星系列、中欧合作的地球空间双星探测计划,以及近年发射的“悟空号”、“墨子号”、“慧眼号”等,它们可以携带探测和实验仪器,研究发生在地球、日地空间、星际空间乃至整个宇宙空间的各类自然现象及规律。基于这类卫星所开展的国际合作也愈来愈多。

导航定位卫星则主要是北斗卫星导航定位系统。它是四大全球卫星导航系统之一,可为全球使用者提供全天候、全天时、高精度的定位、导航和授时服务。至2019年6月,已发射了46颗北斗导航卫星,应用在“一带一路”沿线30多个国家和地区、以及农业、数字市政等多个领域,前景广阔。

 

早已停止工作的东方红一号,如今仍然在引力作用下绕着地球飞行,我们还能通过望远镜观测到它的身影。它就像是中国航天的“灯塔”,照射出中国一代代航天人探索前进的道路,也迎接着一颗颗远航的中国卫星进入太空,造福人类社会。

 

 

参考资料:

《军工记忆Ⅰ-“东方红一号”人造卫星》 CCTV纪录 

中国空间技术研究院  

《太空中,越来越多“中国星”》 人民网 2018/6/22

《东方红一号发射46周年:实际工作28天,现在仍在太空飞行》 新华网 2016/4/21

《东方红一号卫星上天的台前幕后》 裴高才 武汉文史资料  2000年09期

上载日期:
2019年07月05日

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